DE112017001941T5

DE112017001941T5 - Antennenapparat

Info

Publication number: DE112017001941T5
Application number: DE112017001941.9T
Authority: DE
Inventors: Kazushi Kawaguchi; Kazumasa Sakurai; Toshiya Sakai; Asahi Kondo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2019-01-10
Also published as: CN109075455A; JP2017188806A; WO2017175835A1; US10768275B2; US20190302225A1; CN109075455B; US11079472B2; CN113552567A; JP6499116B2; US20200348392A1

Abstract

Ein Antennenapparat (1, 1A, 1B) enthält ein nichtleitendes Substrat (2), eine Basisplatte (3), eine Antenneneinheit (4) und eine reflektierende Einheit (5a). Eine Vielzahl von Leiterpatches (Pa) ist strukturiert, um bei einer Betriebsfrequenz fo der Antenneneinheit in einer Resonanzrichtung, die von einer Polarisationsrichtung Dan einer Radiowelle verschieden ist, die durch die Antenneneinheit übermittelt und empfangen wird, eine Resonanz zu erzeugen.

Description

Querverweis auf eine verwandte Anmeldung
Die vorliegende internationale Anmeldung basiert auf der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2016-076823 , die am 6. April 2016 eingereicht wurde, und beansprucht die Vorteile der Priorität von dieser. Auf den gesamten Inhalt der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2016-076823 wird hiermit Bezug genommen.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Antennenapparat, der in einer Umgebung installiert ist, in der Radiowellen reflektiert werden.
Stand der Technik
Eine Patchantenne, die auf einem nichtleitenden Substrat gebildet ist, wird für ein Radar oder dergleichen, das in einem mobilen Körper, wie beispielsweise einem Fahrzeug oder einem Flugzeug, bereitgestellt ist, verwendet, um eine Umgebung von diesem zu überwachen. Die Patchantenne ist mit einem ausstrahlenden Element, das ein patchähnliches bzw. flickenähnliches Muster enthält, das auf einer Fläche des nichtleitenden Substrats gebildet ist, und einer Basisplatte, die auf der anderen Fläche des Substrats gebildet ist, bereitgestellt.
Falls die Patchantenne zum Beispiel als eine Antenne für einen Im-Fahrzeug-Radarapparat verwendet wird, kann die Patchantenne in einer Stoßstange des Fahrzeugs montiert sein. In diesem Fall ist es bekannt, dass ein Teil einer Radiowelle, die von der Antenne ausgestrahlt wird, an einer Innenwand der Stoßstange reflektiert wird und des Weiteren an einer ausstrahlenden Fläche der Antenne erneut reflektiert wird, und die erneut reflektierte Welle die ausgestrahlte Welle beeinträchtigt und Ausstrahlungscharakteristiken der Antenne beeinflusst.
PTL1, die nachstehend aufgelistet ist, offenbart eine Elektromagnetische-Welle-reflektierend-Fläche einer ebenen Substratstruktur, die ein Substrat enthält, das eine Basisplatte, die auf einer Fläche von diesem gebildet ist, und eine Vielzahl von Leiterpatches und Verbindungselementen, die alle auf der anderen Fläche des Substrats bereitgestellt sind, hat. Die Leiterpatches sind in vorgegebenen Intervallen bzw. Abständen angeordnet bzw. aufgereiht und die Verbindungselemente verbinden die Leiterpatches elektrisch miteinander. Die Verwendung der Elektromagnetische-Welle-reflektierend-Fläche ermöglicht es einer Wellenfront einer reflektierten Welle, die an der Elektromagnetische-Welle-reflektierend-Fläche reflektiert wird, geneigt zu werden. Diese Neigung der reflektierten Welle wird durch ein Konfigurieren der Verbindungselemente basierend auf einer Erhöhung oder Verringerung der Speicherfähigkeit oder der Induktanz erreicht, und zwar gemäß einer angeordneten Position der Leiterpatches entlang einer gewünschten Richtung. Das heißt, dass eine Reflexion einer elektromagnetischen Welle auf bzw. in eine gewünschte Richtung ausgerichtet werden kann.
Zitatliste
Patentliteratur
PTL1: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2011-193345
Zusammenfassung der Erfindung
In der oben beschriebenen Patchantenne kann die oben beschriebene Elektromagnetische-Welle-reflektierend-Fläche derart um das ausstrahlende Element gebildet sein, dass die reflektierte Welle von der Stoßstange in eine Richtung, die von der Richtung verschieden ist, in die sich die ausgestrahlte Welle fortbewegt, erneut reflektiert wird. Infolgedessen wird eine mögliche Interferenz, die durch die reflektierte Welle verursacht wird, entsprechend einem Hauptstrahl in der Ausstrahlungsrichtung unterdrückt. Andererseits hat des Erfinders ausführliche Untersuchung ein Auffinden einer Bildung eines starken Strahls ergeben, der in einer Reflexionsrichtung der erneut reflektierten Welle von der Antenne-reflektierende-Fläche von dem Hauptstrahl verschieden ist, wobei eine fehlerhafte Detektion eines Ziels verursacht wird.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann einen Antennenapparat, der imstande ist, ungünstige Effekte einer reflektierten Welle ausreichend zu unterdrücken, selbst wenn der Antennenapparat in einer Umgebung installiert ist, in der Radiowellen reflektiert werden, erwünscht bereitstellen.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein in einer Stoßstange montierter Antennenapparat, der ein nichtleitendes Substrat, eine Basisplatte, eine Antenneneinheit und eine reflektierende Einheit enthält. Die Basisplatte ist auf einer ersten Fläche des nichtleitenden Substrats bereitgestellt und dient als eine Antennenbodenfläche. Die Antenneneinheit ist auf einer zweiten Fläche des nichtleitenden Substrats bereitgestellt und hat ein Antennenmuster, das konfiguriert ist, um als ein Antennen-Array bzw. eine Antennenanordnung zu dienen. Die reflektierende Einheit ist um die Antenneneinheit angeordnet und enthält eine Vielzahl von Leitermustern, die als ein Reflektor dienen. Jedes von der Vielzahl von Leitermustern, die in der reflektierenden Einheit enthalten sind, hat eine Größe, die kleiner als eine effektive Wellenlänge bei einer voreingestellten Betriebsfrequenz der Antenneneinheit ist, und ist strukturiert, um in einer Resonanzrichtung, die von einer Polarisationsrichtung einer Radiowelle verschieden ist, die durch die Antenneneinheit übertragen und empfangen wird, eine Resonanz zu erzeugen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Vielzahl von Leitermustern, die in der reflektierenden Einheit enthalten sind, strukturiert, um in der Resonanzrichtung, die von der Polarisationsrichtung der Radiowelle verschieden ist, die durch die Antenneneinheit übertragen und empfangen wird, eine Resonanz zu erzeugen. Folglich entspricht eine reflektierte Welle, die durch die reflektierende Einheit reflektiert wird, einer polarisierten Welle, die in eine Richtung, die von der Polarisationsrichtung in der Antenneneinheit verschieden ist, polarisiert wird. Deshalb kann, falls eine ausgestrahlte Welle, die von der nichtleitenden Substratfläche ausgestrahlt wird, in der Ausstrahlungsrichtung reflektiert wird und bei der reflektierenden Einheit ankommt und durch diese erneut reflektiert wird, eine mögliche Interferenz zwischen der ausgestrahlten Welle und der erneut ausgestrahlten Welle unterdrückt werden, selbst wenn die Richtung der erneuten Ausstrahlung gleich der Richtung der Ausstrahlung ist. Deshalb können, selbst wenn der Antennenapparat in einer Umgebung installiert ist, in der Radiowellen reflektiert werden, die ungünstigen Effekte der reflektierten Welle ausreichend unterdrückt werden.
In Klammern gesetzte Bezugszeichen in den Ansprüchen kennzeichnen Entsprechungsverhältnisse zu spezifischen Mitteln, die in den nachstehend behandelten Ausführungsformen als ein Aspekt beschrieben werden, und sind nicht gedacht, um den technischen Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer X-Y-Ebene, die einer vorderen Fläche eines Antennenapparats gemäß einer ersten Ausführungsform entspricht,
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der X-Y-Ebene, die in 1 dargestellt ist,
3 ist eine Querschnittsansicht des Antennenapparats, die entlang einer Linie III-III genommen ist,
4 ist ein Diagramm, das eine Reflexionsrichtung von einer ausstrahlenden Fläche eines Normalsubstrats schematisch darstellt,
5 ist ein Diagramm, das eine reflektierte Welle, die an einer Stoßstange reflektiert wird, schematisch darstellt,
6 ist ein Graph, der Ergebnisse einer Simulation darstellt, in der eine Reflexionsintensität auf einem Normalsubstrat als eine Referenz verwendet wird, um eine X-Komponente einer Reflexionsintensität zu bestimmen, die aus einem Einfall von Licht aus einer Richtung, die einem Reflexionsazimut von 0 Grad entspricht, resultiert,
7 ist eine Draufsicht einer X-Y-Ebene, die einer vorderen Fläche eines Antennenapparats gemäß einem ersten Beispiel einer zweiten Ausführungsform entspricht,
8 ist eine Draufsicht einer X-Y-Ebene, die der vorderen Fläche des Antennenapparats gemäß einem zweiten Beispiel der zweiten Ausführungsform entspricht,
9 ist ein Graph, der Frequenzcharakteristiken darstellt, die eine Phase einer reflektierten Welle von jedem leitfähigen Patch aufzeigen, der unter Verwendung, als eine Referenz, einer Phase einer reflektierten Welle von einem Normalsubstrat bestimmt, indem seine bzw. die Größe des leitfähigen Patches unterschiedlich geändert wird,
10 ist eine Tabelle, die die Phase einer reflektierten Welle von jedem Block in dem ersten Beispiel und einem dritten Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt,
11 ist eine Tabelle, die die Phase einer reflektierten Welle von jedem Block und die Größe des entsprechenden Leiterpatches in dem dritten Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt,
12 ist ein Diagramm, das eine Reflexionsrichtung von einer ausstrahlenden Fläche eines Substrats schematisch darstellt, die einer konstanten Phasendifferenz der reflektierten Welle zwischen benachbarten leitfähigen Patches, die in verschiedenen benachbarten Blöcken enthalten sind, unterworfen ist,
13 ist ein Diagramm, das die Reflexionsrichtung von der ausstrahlenden Fläche des Substrats schematisch darstellt, das eine graduell erhöhte Reflektierte-Welle-Phasendifferenz zwischen benachbarten Leiterpatches, die in verschiedenen benachbarten Blöcken enthalten sind, hat,
14 ist ein Graph, der Ergebnisse einer Simulation darstellt, in der eine Reflexionsintensität, die aus einem Einfall von Licht aus der Richtung, die dem Reflexionsazimut von 0 Grad entspricht, unter Verwendung, als einer Referenz, der Reflexionsintensität auf dem Normalsubstrat in den ersten und dritten Beispielen der zweiten Ausführungsform bestimmt wird,
15 ist ein Graph, der Ergebnisse einer Simulation darstellt, in der die Reflexionsintensität, die aus dem Einfall von Licht aus der Richtung resultiert, die dem Reflexionsazimut von 0 Grad entspricht, unter Verwendung, als einer Referenz, der Reflexionsintensität auf dem Normalsubstrat in jedem Beispiel, das in 11 dargestellt ist, bestimmt wird,
16 ist eine Draufsicht einer X-Y-Ebene, die einer vorderen Ansicht des Antennenapparats entspricht, der derart konfiguriert ist, dass eine reflektierte Welle, die durch eine reflektierende Einheit reflektiert wird, derselben polarisierten Welle, der eine reflektierte Welle von einer Antenneneinheit entspricht, entspricht,
17 ist ein Graph, der Ergebnisse einer Simulation darstellt, in der die Reflexionsintensität einer Reflexion von dem Normalsubstrat als eine Referenz verwendet wird, um die X-Komponente der Reflexionsintensität, die aus dem Einfall von Licht aus der Richtung resultiert, die dem Reflexionsazimut von 0 Grad entspricht, für das Normalsubstrat, das Substrat mit derselben polarisierten Welle, die in 16 dargestellt ist, und das Substrat gemäß dem zweiten Beispiel der zweiten Ausführungsform zu bestimmen,
18 ist ein Graph, der die X-Komponente und eine entsprechende Y-Komponente in den Simulationsergebnissen gemäß dem zweiten Beispiel der zweiten Ausführungsform, das in 17 dargestellt ist, darstellt,
19 ist ein Graph, der die X-Komponente und die entsprechende Y-Komponente in den Simulationsergebnissen gemäß dem Substrat mit derselben polarisierten Welle, das in 17 dargestellt ist, darstellt,
20 ist ein Graph, der die X-Komponente und die entsprechende Y-Komponente in den Simulationsergebnissen gemäß dem Normalsubstrat, das in 17 dargestellt ist, darstellt,
21 ist ein Graph, der Ergebnisse einer Simulation darstellt, in der eine Antennenverstärkung, die aus der Abwesenheit einer Stoßstange resultiert, als eine Referenz verwendet wird, um die Größe einer Verstärkungsschwankung in der Antennenverstärkung, die aus ungünstigen Effekten einer Interferenz resultiert, basierend auf einer reflektierten Welle, die aus der Anwesenheit einer Stoßstange resultiert, zu bestimmen,
22 ist eine Draufsicht einer X-Y-Ebene, die einen Teil der vorderen Ansicht des Antennenapparats, der einer anderen Ausführungsform entspricht, darstellt,
23 ist eine Draufsicht einer X-Y-Ebene, die einen Teil der vorderen Ansicht des Antennenapparats, der einer anderen Ausführungsform entspricht, darstellt,
24 ist ein Graph, der Ergebnisse einer Simulation darstellt, in der die Reflexionsintensität einer Reflexion von dem Normalsubstrat als eine Referenz verwendet wird, um die Reflexionsintensität, die aus dem Einfall von Licht aus der Richtung resultiert, die dem Reflexionsazimut von 0 Grad entspricht, in einem Fall zu bestimmen, in dem ein Neigungswinkel, bei dem die Leiterpatches angeordnet sind, variiert wird, und
25 ist eine Draufsicht einer X-Y-Ebene, die der vorderen Fläche des Antennenapparats einer anderen Ausführungsform entspricht.
26 ist ein Diagramm eines Leiterpatches in dem Antennenapparat, der in 25 dargestellt ist.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Konfiguration
Ein Antennenapparat 1 wird für ein Millimeterwellenradar, das konfiguriert ist, um verschiedene Ziele zu detektieren, die um ein Fahrzeug vorhanden sind, verwendet und ist in einer Stoßstange des Fahrzeugs montiert. Die Stoßstange des Fahrzeugs ist aus einem Material, das Radiowellen überträgt, zum Beispiel Harz, gebildet.
Der Antennenapparat 1 ist aus einem Kupfermuster, das auf einem rechteckigen nichtleitenden Substrat 2 bereitgestellt ist, gebildet, wie es in 1 bis 3 dargestellt ist. Eine Fläche des nichtleitenden Substrats 2 wird im Nachfolgenden als eine Substrat-vordere-Fläche 2a bezeichnet. Die andere Fläche des nichtleitenden Substrats 2 wird im Nachfolgenden als eine Substrat-hintere-Fläche 2b bezeichnet. Eine Richtung entlang einer Seite des nichtleitenden Substrats 2 wird im Nachfolgenden als eine X-Achsenrichtung bezeichnet. Eine Richtung entlang einer anderen Seite des nichtleitenden Substrats 2, die senkrecht zu der X-Achsenrichtung ist, wird im Nachfolgenden als eine Y-Achsenrichtung bezeichnet. Eine Normalrichtung der Substrat-vordere-Fläche 2a wird im Nachfolgenden als eine Z-Achsenrichtung bezeichnet.
Die Substrat-hintere-Fläche 2b hat eine Basisplatte 3, die aus einem Kupfermuster gebildet ist, das die gesamte hintere Fläche 2b bedeckt. Eine Antenneneinheit 4 ist nahe dem Zentrum der Substrat-vordere-Fläche 2a gebildet. Eine reflektierende Einheit 5 ist um die Antenneneinheit 4 gebildet. Die Substrat-hintere-Fläche 2b wird im Nachfolgenden ebenso als eine ausstrahlende Fläche 2a bezeichnet.
Die Antenneneinheit 4 ist mit einer Vielzahl von Array-Antennen bzw. Gruppenantennen, die entlang der X-Achsenrichtung angeordnet bzw. aufgereiht sind, bereitgestellt. Jede der Array-Antennen ist mit einer Vielzahl von rechteckigen Patchantennen 41, die entlang der Y-Achsenrichtung angeordnet sind, und Zufuhrleitungen 42, durch die jeder der Patchantennen 41 Elektrizität zugeführt wird, bereitgestellt. Die Antenneneinheit 4 ist derart konfiguriert, dass eine Polarisationsrichtung (im Nachfolgenden als eine Polarisationsrichtung Dan bezeichnet) von Radiowellen, die durch die Antenneneinheit 4 übertragen und empfangen werden, mit der X-Achsenrichtung übereinstimmt.
Wie es in 2 dargestellt ist, ist die reflektierende Einheit 5 durch zweidimensional angeordnete, rechteckige Leiterpatches P, die Kupfermuster enthalten, konfiguriert. Alle von den Leiterpatches P sind derart angeordnet, dass zwei benachbarte Seiten von jedem Leiterpatch P um 45 Grad zu der Polarisationsrichtung Dan geneigt sind. In der folgenden Beschreibung bezieht sich eine α-Richtung auf die Richtung von einer der zwei benachbarten Seiten des Leiterpatches P und bezieht sich eine β-Richtung auf die Richtung der anderen Seite des Leiterpatches P. In der vorliegenden Ausführungsform sind alle von den Leiterpatches P in der reflektierenden Einheit 5 gebildet, um dieselbe Form und dieselbe Größe zu haben, und sind alle Intervalle bzw. Abstände zwischen den Leiterpatches P gebildet, um dieselbe Länge zu haben. Jeder der Leiterpatches P ist ein parasitäres Element. Jeder Leiterpatch P ist wie ein Rechteck geformt. Die Größe a1 von jeder kurzen Seite des Rechtecks und die Größe b1 von jeder langen Seite von diesem sind kleiner als eine effektive Wellenlänge λο bei einer Betätigungsfrequenz fo der Antenneneinheit 4 festgesetzt. Insbesondere sind die Größe a1 und b1 jeweilig kleiner als drei Viertel der effektiven Wellenlänge λο oder gleich dieser festgesetzt. Zum Beispiel sind die Größe a1 und die Größe b1 jeweilig auf 2,6 mm und 3,3 mm bei einer Betriebsfrequenz von fo = 24,15 GHz festgesetzt.
In der reflektierenden Einheit 5 hat jeder Leiterpatch P eine Induktanzkomponente und hat der Spalt bzw. Zwischenraum zwischen den Leiterpatches P eine Speicherfähigkeitskomponente. Mit anderen Worten wird, wie es in 3 dargestellt ist, die reflektierende Einheit 5 durch eine äquivalente Schaltung repräsentiert, die eine Vielzahl von Reihenschaltungen LC enthält, von denen jede Induktanzen und Speicherfähigkeiten enthält und die in einer α-Richtung und einer β-Richtung miteinander verbunden sind. Die Induktanzkomponente und die Speicherfähigkeitskomponente verursachen jeweilig eine Phasennacheilung bzw. Phasenverzögerung und eine Phasenvoreilung mit Bezug auf einen Strom, der über die ausstrahlende Fläche 2a fließt.
Außerdem kommt in der reflektierenden Einheit 5 eine elektrische Resonanz in den Richtungen entlang den Seiten von jedem Leiterpatch P vor. Die reflektierende Einheit 5 ist derart konfiguriert, dass die Reihenschaltungen LC bei der Betriebsfrequenz fo durch ein Einstellen der Größe von mindestens einer der Variablen, Leiterpatch P und Spalt bzw. Zwischenraum, in eine der Richtungen, α-Richtung und β-Richtung, eine Resonanz zu erzeugen. Das heißt, dass ein Winkel θr zwischen der Polarisationsrichtung Dan und einer Resonanzrichtung der reflektierenden Einheit 5 bei der Betriebsfrequenz fo gleich 45° ist. Der Winkel θr entspricht dem Neigungswinkel.
Betrieb
In der vorliegenden Ausführungsform sind in der reflektierenden Einheit 5 die Induktanzkomponenten der Leiterpatches P alle gleich und sind die Speicherfähigkeitskomponenten der Spalte bzw. Zwischenräume alle gleich, was zu einer Phasendifferenz von 0 Grad zwischen den Leiterpatches P führt. Deshalb hat in dem Fall mit einem Normalsubstrat eine einfallende bzw. auftreffende Welle, die aus der Z-Achsenrichtung in die reflektierende Einheit 5 eindringt, dieselbe Phase, ungeachtet von welchem Teil bzw. Abschnitt der reflektierenden Fläche 2a die einfallende Welle abprallt, wie es in 4 zu sehen ist. Infolgedessen bewegt sich die reflektierte Welle zu einer Richtung einer Ankunft der einfallenden Welle hin fort. Deshalb bewegt sich, falls eine ausgestrahlte Welle, die von der ausstrahlenden Fläche 2a ausgestrahlt wird, durch die Stoßstange reflektiert wird und an der ausstrahlenden Fläche 2a ankommt und durch diese erneut reflektiert wird, wie es in 5 zu sehen ist, die erneut reflektierte Welle in dieselbe Richtung wie die der ausgestrahlten Welle, die von der ausstrahlenden Fläche 2a ausgestrahlt wird, fort.
Hier entspricht eine Polarisationsrichtung Dp der reflektierten Welle, die durch die reflektierende Einheit 5 reflektiert wird, der Resonanzrichtung der reflektierenden Einheit 5. Der Winkel θr zwischen der Resonanzrichtung der reflektierenden Einheit 5 und der Polarisationsrichtung Dan ist gleich 45°. Mit anderen Worten wird die einfallende Welle, die in die reflektierende Einheit 5 eingedrungen ist, mit der Polarisationsrichtung von dieser, die um 45° gedreht ist, ausgestrahlt bzw. abgestrahlt. Die Polarisationsrichtung Dp der reflektierten Welle bildet einen Winkel von 45° zu der Polarisationsrichtung Dan. Dies unterdrückt eine mögliche Interferenz der reflektierten Welle von der reflektierenden Einheit 5 mit der ausgestrahlten Welle von der ausstrahlenden Fläche 2a.
Effekte
Die oben beschriebene erste Ausführungsform erzeugt die folgenden Effekte.

(1) Die Polarisationsrichtung Dp der reflektierten Welle, die durch die reflektierende Einheit 5 reflektiert wird, ist von der Polarisationsrichtung Dan von Radiowellen, die durch die Antenneneinheit 4 übertragen und empfangen werden, verschieden. Infolgedessen kann, selbst wenn der Antennenapparat 1 in der Stoßstange des Fahrzeugs installiert ist, die erneut reflektierte Welle basierend auf der reflektierten Welle von der Stoßstange davon abgehalten werden, die ausgestrahlte Welle von der ausstrahlenden Fläche 2a zu beeinträchtigen.

Experimente
Die folgende Beschreibung, die mit Bezug auf 6 gegeben ist, bezieht sich auf Ergebnisse einer Simulation für ein Vergleichsbeispiel 1 unter Verwendung des Normalsubstrats, das einzig die Antenneneinheit 4 und keine Leiterpatches P enthält, und Beispiel 1 unter Verwendung des nichtleitenden Substrats 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 6 stellt die X-Komponente der Reflexionsintensität mit Bezug auf ein Reflexionsazimut bezogen auf das Normalsubstrat dar. 6 kennzeichnet, dass für das gesamte Reflexionsazimut die X-Komponente der Reflexionsintensität, das heißt, die Komponente in derselben Richtung wie die Polarisationsrichtung Dan, geringer als die in Vergleichsbeispiel 1 ist.
Zweite Ausführungsform
Unterschiede von der ersten Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform ist in der Basiskonfiguration ähnlich wie die erste Ausführungsform. Folglich wird eine Beschreibung von gemeinsamen Komponenten weggelassen, wobei sich auf die Unterschiede von der ersten Ausführungsform fokussiert wird. Dieselben Bezugszeichen wie diejenigen in der ersten Ausführungsform kennzeichnen dieselben Komponenten, die oben in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden.
Ein Antennenapparat 1A gemäß der zweiten Ausführungsform enthält eine reflektierende Einheit 5a, die in einer Konfiguration verschieden von der reflektierenden Einheit 5 gemäß der ersten Ausführungsform ist. In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind die Leiterpatches P, die in der reflektierenden Fläche 5 enthalten sind, alle in der Größe gleich und sind die Spalte bzw. Zwischenräume zwischen den Leiterpatches P alle in der Größe gleich. Folglich hat die reflektierte Welle eine gleiche Phase ungeachtet darüber, wo auch immer auf der ausstrahlenden Fläche 2a die Reflexion vorkommt. Dagegen ist die zweite Ausführungsform insofern verschieden von der ersten Ausführungsform, als die Phase der reflektierten Welle gemäß einem Reflexionspunkt auf der ausstrahlenden Fläche 2a geändert wird, indem die Größe von jedem der Leiterpatches Pa, die in der reflektierenden Einheit 5 enthalten sind, geändert wird.
Konfiguration
7 und 8 stellen Draufsichten von X-Y-Ebenen in einem ersten Beispiel und einem zweiten Beispiel der reflektierenden Einheit 5a gemäß der zweiten Ausführungsform dar. In dem ersten Beispiel und dem zweiten Beispiel ist die reflektierende Einheit 5a durch ein derartiges Anordnen von allen rechteckigen Leiterpatches Pa konfiguriert, dass zwei benachbarte Seiten von jedem der Leiterpatches Pa in einem Winkel von 45° zu der Polarisationsrichtung Dan geneigt sind.
Erstes Beispiel
Jeder der Leiterpatches Pa ist quadratisch oder rechteckig. Wie es in 7 dargestellt ist, sind die Leiterpatches Pa mit derselben Größe in einer Linie entlang einer β-Achsenrichtung angeordnet, um Blöcke Bα zu bilden. Außerdem sind die Blöcke Bα entlang einer α-Achsenrichtung angeordnet bzw. aufgereiht und variiert die Größe der Leiterpatches Pa, die in jedem Block Bα enthalten sind, unter den Blöcken Bα. Mit anderen Worten stimmt eine Block-Array-Richtung mit der α-Achsenrichtung überein. Jedoch werden die Spalte bzw. Zwischenräume zwischen den benachbarten Leiterpatches Pa in jedem Block Bα und die Intervalle bzw. Abstände zwischen den benachbarten Leiterpatches Pa, die in den verschiedenen benachbarten Blöcken Bα enthalten sind, festgesetzt, um jeweils konstante Größen zu haben.
Die reflektierende Einheit 5a ist zentral an einem Block Bα0, der sich entlang der β-Achsenrichtung und durch das Zentrum der reflektierenden Einheit 5 in der α-Achsenrichtung erstreckt, gelegen und ist mit zwei Bereichen 51α, 52α, die durch den zentralen Block βα0 getrennt sind, der als eine Grenze dient, bereitgestellt. Die Blöcke Bα, die in den zwei Bereichen 51α, 52α enthalten sind, sind strukturiert, um liniensymmetrisch mit Bezug auf den zentralen Block Bα0 zu sein, und folglich sind die Leiterpatches Pa strukturiert, um liniensymmetrisch mit Bezug auf den zentralen Block Bα0 zu sein. Der Block, der dem Block Bα0 am nächsten ist, der als die Grenze zwischen den Bereichen 51α, 52α dient, ist als Ba1 gekennzeichnet und die verbleibenden Blöcke sind fortlaufend als Bα2, Bα3,... in der Reihenfolge einer erhöhten Entfernung von dem Block Bα0 gekennzeichnet.
Unter Verwendung der Eigenschaften der Induktanzkomponente von jedem Leiterpatch Pa und der Speicherfähigkeitskomponente zwischen den Leiterpatches Pa ist jeder Block Bai, der in der reflektierenden Einheit 5 enthalten ist, gestaltet, um solch eine Struktur zu haben, die die Bedingungen (1.1) bis (1.4), die nachstehend beschrieben werden, erfüllt. Eine Ganzzahl von 0 oder größer ist durch i gekennzeichnet. (1.1) Die Phasencharakteristiken von reflektierten Wellen sind liniensymmetrisch mit Bezug auf den zentralen Block Bα0. (1.2) Eine Phasennacheilung bzw. Phasenverzögerung in der α-Achsenrichtung erhöht sich mit der erhöhten Entfernung von dem zentralen Block Bα0, das heißt, ist mit der Entfernung von dem Zentrum der Antenneneinheit 4 erhöht. (1.3) Bei der Betriebsfrequenz fo kommt eine Resonanz in der α-Achsenrichtung vor. (1.4) Unter den Blöcken Bα ist eine Phasendifferenz Δθα zwischen den benachbarten Blöcken Bα gleich der Entfernung von dem Zentrum der Antenneneinheit 4 oder erhöht sich diese mit dieser. Das heißt, dass die reflektierende Einheit 5 eine gleiche Phasendifferenz oder eine geneigte Phasendifferenz beinhaltet.
In diesem Fall wird die Länge von einer Seite von jedem Leiterpatch Pa, der in jedem Block Bai enthalten ist, geändert, um die Phase der reflektierten Welle in zwei Richtungen, die zentral an dem Zentrum der Antenneneinheit 4 gelegen sind, das heißt, in ±-Richtungen der α-Achse, einzustellen.
Zweites Beispiel
Jeder der Leiterpatches Pa ist quadratisch oder rechteckig. Wie es in 8 dargestellt ist, sind die Leiterpatches Pa entlang der β-Achsenrichtung in Reihe angeordnet und ebenso entlang der α-Achsenrichtung in Reihe angeordnet. Die Leiterpatches Pa, die in der β-Achsenrichtung in Reihe angeordnet sind, bilden Blöcke Bα und die Leiterpatches Pa, die in der α-Achsenrichtung in Reihe angeordnet sind, bilden Blöcke Bβ. Das heißt, dass ein Leiterpatch Pa zu sowohl dem Block Bα als auch dem Block Bβ gehört. Die Blöcke Bα sind entlang der α-Achsenrichtung angeordnet bzw. aufgereiht und die Blöcke Bβ sind entlang der β-Achsenrichtung angeordnet bzw. aufgereiht.
Jeder von einigen der Blöcke Bα und Bβ enthält Leiterpatches Pa mit derselben Größe, wohingegen jeder der anderen die Leiterpatches Pa mit unterschiedlichen Größen enthält. Außerdem variieren die Größen der Leiterpatches Pa, die in jedem Block Bα enthalten sind, unter den Blöcken Bα und variieren Größen der Leiterpatches Pa, die in jedem Block Bβ enthalten sind, unter den Blöcken Bβ. Jedoch wird eine konstante Größe für die Intervalle bzw. Abstände zwischen den Leiterpatches Pa in jedem der Blöcke Bα und Bβ, für die Intervalle bzw. Abstände zwischen den benachbarten Leiterpatches Pa, die in den verschiedenen benachbarten Blöcken Bα enthalten sind, und für die Intervalle bzw. Abstände zwischen den benachbarten Leiterpatches Pa, die in den verschiedenen benachbarten Blöcken Bβ enthalten sind, festgesetzt.
Die reflektierende Einheit 5a ist mit den zwei Bereichen 51α, 52α, die durch den Block Bα0, der als eine Grenze dient, bereitgestellt. Zudem ist die reflektierende Einheit 5a zentral an einem Block Bβ0, der sich entlang der α-Achsenrichtung und durch das Zentrum der reflektierenden Einheit 5a in der β-Achsenrichtung erstreckt, gelegen und ist diese mit zwei Bereichen 51β, 52β, die durch den zentralen Block Bβ0 getrennt sind, der als eine Grenze dient, bereitgestellt. Die Blöcke Bβ, die in den zwei Bereichen 51β, 52β enthalten sind, sind strukturiert, um liniensymmetrisch mit Bezug auf den zentralen Block Bβ0 zu sein, und folglich sind die Leiterpatches Pa strukturiert, um liniensymmetrisch mit Bezug auf den zentralen Block Bβ0 zu sein. Das heißt, dass die reflektierende Einheit 5a strukturiert ist, um liniensymmetrisch nicht nur mit Bezug auf den Block Bα0, sondern auch mit Bezug auf den Block Bβ0 zu sein. Der Block, der dem Block Bβ0 am nächsten ist, der als die Grenze zwischen den Bereichen 51β, 52β dient, ist als Bβ1 gekennzeichnet und die verbleibenden Blöcke sind fortlaufend als Bβ2, Bβ3,... in der Reihenfolge einer erhöhten Entfernung von dem Block Bβ0 gekennzeichnet.
Wie es in dem ersten Beispiel beschrieben ist, sind die Blöcke Bai, Bβi gestaltet, um solch eine Struktur zu haben, die die Bedingungen (2.1) bis (2.4), die nachstehend beschrieben werden, erfüllt. (2.1) Die Phasencharakteristiken der reflektierten Welle sind liniensymmetrisch mit Bezug auf den Block Bα0 und mit Bezug auf den Block Bβ0. (2.2) Phasennacheilungen bzw. Phasenverzögerungen in der α-Achsenrichtung und der β-Achsenrichtung erhöhen sich mit einer erhöhten Entfernung von dem Zentrum der Antenneneinheit 4. (2.3) Bei der Betriebsfrequenz fo kommt eine Resonanz in der α-Achsenrichtung und der β-Achsenrichtung vor. (2.4) Unter den Blöcken Bα ist die Phasendifferenz Δθα zwischen den benachbarten Blöcken Bα gleich der erhöhten Entfernung von dem Zentrum der Antenneneinheit 4 oder erhöht sich diese mit dieser und unter den Blöcken Bβ ist eine Phasendifferenz Δθβ zwischen den benachbarten Blöcken Bβ gleich der erhöhten Entfernung von dem Zentrum der Antenneneinheit 4 oder erhöht sich diese mit dieser.
In diesem Fall werden die Längen von zwei Seiten von jedem Leiterpatch Pa jeweilig in der α-Richtung und der β-Richtung geändert, um die Phase der reflektierten Welle in vier Richtungen, die zentral an dem Zentrum der Antenneneinheit 4 gelegen sind, das heißt, in ±-Richtungen der α-Achse und ±-Richtungen der β-Achse, einzustellen.
Drittes Beispiel
Ein drittes Beispiel entspricht dem ersten Beispiel, in dem die α-Achse und die β-Achse miteinander ausgetauscht werden. Das heißt, dass in dem dritten Beispiel die Leiterpatches Pa mit derselben Größe entlang der α-Achsenrichtung in Reihe angeordnet sind und die Leiterpatches Pa, die in Reihe angeordnet sind, die Blöcke Bβ bilden. Die reflektierende Einheit 5a ist mit den zwei Bereichen 51β, 52β, die durch den Block Bβ0 getrennt sind, bereitgestellt und hat eine Struktur, die liniensymmetrisch mit Bezug auf den Block Bβ0 ist. Die Blöcke Bβi, die in der reflektierenden Einheit 5a enthalten sind, sind gestaltet, um solch eine Struktur zu haben, die die Bedingungen (1.1) bis (1.4) in dem oben beschriebenen ersten Beispiel, in dem α mit β ausgetauscht ist, erfüllt.
Gestaltung
Eine Gestaltung, die die Phasencharakteristiken in den ersten bis dritten Beispielen realisiert, wird nachstehend beschrieben. Insbesondere werden mit Bezug auf die Phasen von reflektierten Wellen von dem Normalsubstrat, das ein Substrat mit einzig der Antenneneinheit 4 ist, die darauf installiert ist, die Phasencharakteristiken von reflektierten Wellen von den Leiterpatches Pa (im Nachfolgenden als Reflexionscharakteristiken bezeichnet) in 9 dargestellt. In diesem Fall sind die Intervalle bzw. Abstände zwischen den Leiterpatches Pa auf 1 mm festgesetzt und wird die Größe von jeder Seite von jedem der Leiterpatches Pa in einer Richtung, die eine Phasendifferenz beinhaltet, zwischen 2,5 mm und 3,3 mm geändert.
Wie es in 9 dargestellt ist, erhöht sich mit den Leiterpatches Pa, die eine konstante Größe haben, die Phasennacheilung bzw. Phasenverzögerung mit einer erhöhten Betriebsfrequenz fo. Außerdem erhöht sich mit einer konstanten Betriebsfrequenz fo die Phasennacheilung bzw. Phasenverzögerung mit einer erhöhten Größe von jedem Leiterpatch Pa. Jedoch reicht die Phasendifferenz von -180 Grad bis 180 Grad und sind eine Phasendifferenz von -180 Grad und eine Phasendifferenz von 180 Grad miteinander gleichgesetzt. Mit anderen Worten reicht das Ausmaß der Differenz einer Phase zwischen dem Normalsubstrat und dem nichtleitenden Substrat von 0 Grad bis 180 Grad. Sobald die Phasendifferenz 180 Grad erreicht, beginnt die Phasendifferenz, sich von 180 Grad zu verringern. Deshalb ist bzw. wird, wenn jeder Leiterpatch Pa eine übermäßig große Größe hat, die Differenz einer Phase von dem Normalsubstrat übermäßig klein, wobei ein Unterdrückungseffekt auf die Intensität der reflektierten Welle, die sich in dieselbe Richtung wie die der ausgestrahlten Welle fortbewegt, reduziert wird. Insbesondere ist bzw. wird, wenn die Größe der Leiterpatches Pa größer als drei Viertel der effektiven Wellenlänge ist, die Differenz einer Phase von dem Normalsubstrat übermäßig klein. Folglich ist die Größe von jeder Seite von jedem Leiterpatch Pa wünschenswert kleiner als drei Viertel der effektiven Wellenlänge oder gleich dieser.
In dem ersten Beispiel und dem dritten Beispiel wird die Größe der Leiterpatches Pa in dem Block Bα, Bβ, der als eine Referenz dient, optional festgesetzt. Dann wird die Größe des Blocks Bα, Bβ, der benachbart zu dem Block Bα, Bβ ist, wobei dessen Größe bestimmt wird, festgesetzt, um die Phasendifferenz Δθα, Δθβ, die für die Betriebsfrequenz fo voreingestellt ist, unter Verwendung der Verhältnisse, die in 9 dargestellt sind, erhalten. Der Prozess wird fortlaufend wiederholt, um die Größe von jedem der Leiterpatches Pa in all den Blöcken Bα, Bβ zu gestalten.
In dem zweiten Beispiel werden die Größen in der α-Richtung und der β-Richtung des Leiterpatches Pa, der als eine Referenz dient, optional festgesetzt. Dann wird die Größe in der α-Richtung des Leiterpatches Pa, der in der α-Richtung zu dem Leiterpatch Pa benachbart ist, dessen Größe bestimmt wird, festgesetzt, um die festgesetzte Phasendifferenz Δθα unter Verwendung der Verhältnisse, die in 9 dargestellt sind, zu erhalten, und wird die Größe in der β-Richtung des Leiterpatches Pa, der in der β-Richtung zu dem Leiterpatch Pa benachbart ist, dessen Größe bestimmt wird, festgesetzt, um die festgesetzte Phasendifferenz Δθβ unter Verwendung der Verhältnisse, die in 9 dargestellt sind, zu erhalten. Dieser Prozess wird fortlaufend durchgeführt, um die Größe von all den Leiterpatches Pa zu gestalten.
10 stellt Beispieleinstellungen der Phasen von reflektierten Wellen von den Blöcken Bα0, Bβ0 bis Bα6, Bβ6 in dem ersten Beispiel und dem dritten Beispiel dar. 10 ist eine Liste, die die Phasen in den Blöcken Bα, Bβ für Vergleichsbeispiel 1 unter Verwendung des Normalsubstrats, Beispiel 2 mit der Phasendifferenz Δθα, die auf einen konstanten Wert von 100 Grad festgesetzt ist, und Beispiel 3 mit der Phasendifferenz Δθβ, die auf einen konstanten Wert von 100 Grad festgesetzt ist, kennzeichnet.
11 stellt eine Beispielgestaltung der Leiterpatches Pa für das dritte Beispiel dar. 11 ist eine Liste der Phasen von reflektierten Wellen in den Blöcken Bβ0 bis Bβ5 und der Größen der Leiterpatches Pa, die in den entsprechenden Phasendifferenzen Δθβ für Vergleichsbeispiel 1 und Beispiele 4 bis 7 resultieren. Die Beispiele 4 bis 6 sind Beispiele mit gleichen Phasendifferenzen Δθβ von jeweilig 30 Grad, 60 Grad und 90 Grad. Beispiel 7 ist ein Beispiel mit einer geneigten Phasendifferenz Δθβ, die in Inkrementen von 30 Grad erhöht wird.
Betrieb
Gleiche Phasendifferenz
Mit der gleichen Phasendifferenz Δθα, Δθβ wird eine einfallende bzw. auftreffende Welle aus der Z-Achsenrichtung durch die ausstrahlende Fläche 2a reflektiert und beinhaltet die reflektierte Welle eine Phasennacheilung bzw. Phasenverzögerung, die sich stetig bzw. gleichmäßig mit der Entfernung von dem Block Bα0, Bβ0 erhöht, wie es in 12 dargestellt ist. Jedoch ist die Phasennacheilung bzw. Phasenverzögerung proportional zu der Entfernung zu dem Block Bα0, Bβ0. Infolgedessen wird die reflektierte Welle in eine konstante Richtung in einem bestimmten Winkel zu der Richtung einer Ankunft der einfallenden Welle reflektiert. Mit anderen Worten entsprechen die resultierenden Reflexionscharakteristiken einer Reflexion von einem ebenen brechenden Substrat, das wie Fischgrätmuster bzw. Chevron bzw. Winkel gebogen ist.
Geneigte Phasendifferenz
Andererseits wird mit den geneigten Phasendifferenzen Δθα, Δθβ eine einfallende bzw. auftreffende Welle aus der Z-Achsenrichtung durch die reflektierende Fläche 2a reflektiert und beinhaltet die reflektierte Welle eine Phasennacheilung bzw. Phasenverzögerung, die sich stetig bzw. gleichbleibend mit der Entfernung von den Blöcken Bα0, Bβ0 erhöht, wie es in 13 dargestellt ist. Jedoch erhöht sich die Phasennacheilung bzw. Phasenverzögerung in einer beschleunigten Art und Weise mit der erhöhten Entfernung von dem Block Bα0, Bβ0. Infolgedessen wird die reflektierte Welle in eine Richtung in einem bestimmten Winkel zu der Richtung einer Ankunft der einfallenden Welle reflektiert, wobei sich der Winkel der Reflexion stetig bzw. gleichbleibend mit der Entfernung von dem Block Bα0, Bβ0 erhöht. Mit anderen Worten entsprechen die resultierenden Reflexionscharakteristiken einer Reflexion von einem gekrümmten Substrat, wobei die reflektierte Welle zerstreut wird und sich in verschiedene Richtungen anstatt in einer konstanten Richtung fortbewegt.
Effekte
Die zweite Ausführungsform, die oben im Detail beschrieben wurde, erzeugt die folgenden Effekte zusätzlich zu dem Effekt (1) der ersten Ausführungsform.

(2) Eine Resonanz kann in zwei Richtungen, die von der Polarisationsrichtung Dan verschieden ist, verursacht werden, indem jeder Leiterpatch Pa wie ein Rechteck geformt wird und die Längen der zwei benachbarten Seiten des Rechtecks eingestellt werden.
(3) Wenn die Phasendifferenz Δθα, Δθβ der reflektierten Welle zwischen den benachbarten Blöcken Ba, Bβ konstant ist, wird eine Wellenfront einer Welle, die von der reflektierenden Einheit 5 nach einem Eindringen in die reflektierende Einheit 5 erneut reflektiert wird, von dem Zentrum des nichtleitenden Substrats 2 zu der Außenseite des nichtleitenden Substrats 2 hin geneigt. Dies ermöglicht eine Unterdrückung der Reflexionsintensität der reflektierten Welle, die sich in dieselbe Richtung wie die der ausgestrahlten Welle, die von der Antenneneinheit 4 ausgestrahlt wird, fortbewegt.
(4) Wenn die Differenz bei der Phase der reflektierten Welle zwischen den benachbarten Blöcken Ba, Bβ mit der erhöhten Entfernung von dem Zentrum der Antenneneinheit 4 erhöht wird, kann die einfallende Welle, die in die reflektierende Einheit 5a eingedrungen ist, in verschiedene Richtungen anstatt in einer konstanten Richtung reflektiert werden. Das heißt, dass die reflektierte Welle, die in die reflektierende Einheit 5a eingedrungen ist, zerstreut werden kann. Dies ermöglicht eine Unterdrückung der Reflexionsintensität der reflektierten Welle, die sich in dieselbe Richtung wie die der ausgestrahlten Welle, die von der Antenneneinheit 4 ausgestrahlt wird, fortbewegt. Zudem kann die Reflexion davon abgehalten werden, einen starken Strahl, der von dem Hauptstrahl verschieden ist, in eine bestimmte Richtung zu bilden.

Experimente
Die Ergebnisse einer Simulation für Vergleichsbeispiel 1 und Beispiele 2, 3, die oben beschrieben wurden, wird mit Bezug auf 14 beschrieben. In 14 ist die X-Achsenrichtung als ein Reflexionsazimut von 0 Grad definiert, ist die α-Achsenrichtung als ein Reflexionsazimut von -45 Grad definiert und ist die β-Achsenrichtung als ein Reflexionsazimut von 45 Grad definiert. 14 kennzeichnet, dass, wenn der Reflexionsazimut von -30 Grad bis 30 Grad reicht, sowohl Beispiel 2 als auch Beispiel 3 verglichen mit Vergleichsbeispiel 1 in einer signifikanten Unterdrückung der Reflexionsintensität resultieren. Jedoch resultieren Beispiel 2 und Beispiel 3 in einer Bildung von großen Seitenerhebungen bei einem Reflexionsazimut von ungefähr -50 Grad und einem Reflexionsazimut von ungefähr 50 Grad.
Die Ergebnisse einer Simulation für Vergleichsbeispiel 1 und Beispiele 4 bis 7, die oben beschrieben wurden, werden mit Bezug auf 15 beschrieben. 15 kennzeichnet, dass verglichen mit Vergleichsbeispiel 1 alle von den Beispielen 4 bis 7 in einer signifikanten Unterdrückung der Reflexionsintensität nahe dem Reflexionsazimut von 0 Grad resultieren. Jedoch resultieren Beispiele 4 bis 6 mit der gleichen Phasendifferenz in einer Bildung von jeweiligen großen Seitenerhebungen innerhalb des Bereichs von einem Reflexionsazimut von 20 Grad bis zu einem Reflexionsazimut von 60 Grad. Andererseits resultiert Beispiel 7 mit der geneigten Phasendifferenz nicht in einer Bildung von irgendeiner Seitenerhebung.
Zudem werden die Ergebnisse einer Simulation für Vergleichsbeispiel 1, Vergleichsbeispiel 2 und Beispiel 8 mit Bezug auf 16 bis 21 beschrieben. Vergleichsbeispiel 2 ist ein Beispiel, in dem die Leiterpatches mit derselben Größe in Reihe entlang der Y-Achsenrichtung angeordnet sind und die Blöcke entlang der X-Achsenrichtung angeordnet bzw. aufgereiht sind, und zwar derart, dass die Resonanzrichtung der Leiterpatches dieselbe wie die Polarisationsrichtung Dan ist, wie es in 16 dargestellt ist. In Vergleichsbeispiel 2 erhöht sich in der Polarisationsrichtung Dan die Phasennacheilung bzw. Phasenverzögerung der reflektierten Welle mit der erhöhten Entfernung von der Antenneneinheit und sind die Phasendifferenzen zwischen den Blöcken gleich. Beispiel 8 entspricht dem zweiten Beispiel, das die gleiche Phasendifferenz beinhaltet.
17 kennzeichnet, dass verglichen mit Vergleichsbeispiel 1 sowohl Vergleichsbeispiel 2 als auch Beispiel 8 in einer signifikanten Unterdrückung der Reflexionsintensität nahe dem Reflexionsazimut von 0 Grad resultieren. Jedoch ist in Vergleichsbeispiel 2 aufgrund der Unterdrückung der Reflexionsintensität nahe dem Reflexionsazimut von 0 Grad die Reflexionsintensität innerhalb des Bereichs von dem Reflexionsazimut von 30 Grad bis zu dem Reflexionsazimut von 90 Grad höher als in Vergleichsbeispiel 1. Dagegen wird in Beispiel 8 die Reflexionsintensität über den gesamten Reflexionsazimut noch deutlicher unterdrückt als in Vergleichsbeispiel 1.
Ein Vergleich von 18 bis 20 kennzeichnet, dass in Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 eine Y-Komponente, die eine Komponente in einer Richtung von 90° zu einer Polarisationsrichtung Dan ist, verglichen mit einer X-Komponente, die eine Komponente in der Polarisationsrichtung Dan ist, sehr klein ist. Dagegen resultiert verglichen mit Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 Beispiel 8 in einer sehr großen Y-Komponente. Dies kennzeichnet, dass die Polarisationsrichtung der einfallenden Welle, die in die reflektierende Einheit 5a eingedrungen ist, um 45° mit Bezug auf die Polarisationsrichtung Dan rotiert wird, wobei ein Teil der X-Komponente der einfallenden Welle veranlasst wird, in eine Y-Komponente umgewandelt zu werden, bevor die einfallende Welle reflektiert wird.
Außerdem ist, wie es in 21 dargestellt ist, die einen Fall mit einer Stoßstange mit einem Fall ohne Stoßstange vergleicht, eine Verstärkungsschwankung von bis zu ungefähr 4 dB in Vergleichsbeispiel 1 vorgekommen, wohingegen die Verstärkungsschwankung auf ungefähr 3 dB in Vergleichsbeispiel 2 reduziert worden ist. Zudem ist in Beispiel 8 die Verstärkungsschwankung auf ungefähr 1,5 dB reduziert worden, was einer Verbesserung von ungefähr 1,5 dB von der Verstärkungsschwankung verglichen mit der Verstärkungsschwankung in Vergleichsbeispiel 2 entspricht.
Andere Ausführungsformen
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind beschrieben worden. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und können viele Variationen an den Ausführungsformen gemacht werden.

(a) In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Winkel θr zwischen der Resonanzrichtung der Leiterpatches P, Pa und der Polarisationsrichtung Dan gleich 45°. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Winkel θr gleich 30°, wie es in 22 dargestellt ist, oder 60°, wie es in 23 dargestellt ist, sein. Wie es in 24 dargestellt ist, ist in einem Fall, in dem der Winkel θr gleich 30° oder 60° ist, die Reflexionsintensität innerhalb des Bereichs von einem Reflexionsazimut von 10 Grad bis zu dem Reflexionsazimut von 60 Grad verglichen mit dem Fall, in dem der Winkel θr gleich 45° ist, hoch. Jedoch ist die Reflexionsintensität nahe dem Reflexionsazimut von 0 Grad auf einen Wert nahe einem Wert, zu dem die Reflexionsintensität in dem Fall reduziert worden ist, in dem der Winkel θr gleich 45° ist, reduziert worden. Deshalb ermöglicht ein Winkel θr von 45° ein Maximieren der Unterdrückung von ungünstigen Effekten der reflektierten Welle, jedoch kann der Unterdrückungseffekt über die ungünstigen Effekte der reflektierten Welle ebenso durch ein Festsetzen des Winkels θr auf einen anderen Wert, wie beispielsweise 30° oder 60°, ausgeübt werden.
(b) Wie es in 25 und 26 dargestellt ist, können anstelle der rechteckigen Leiterpatches P, Pa Ausschnitt-Leiterpatches Pb verwendet werden, von denen jeder wie ein Rechteck geformt ist, wobei mindestens eine Ecke von diesem ausgeschnitten ist. Wenn ein Abstand zwischen entgegengesetzten Ausschnittabschnitten des Leiterpatches Pb als a2 gekennzeichnet ist und ein Abstand zwischen zwei Eckpunkten, die benachbart zu den Ausschnittabschnitten sind, als b2 gekennzeichnet ist, ist a2 ≠ b2. Durch ein Besitzen solch einer Ausschnittform zeigt der Leiterpatch Pb eine kreisförmige Polarisationscharakteristik auf. Folglich kann die einfallende Welle, die in die reflektierende Einheit 5 eingedrungen ist, reflektiert werden, wobei die Polarisationsrichtung von dieser ohne den Bedarf, die Polarisationsrichtung Dan zu neigen, rotiert wird, und zwar alle von den Seiten von jedem Leiterpatch Pb abgesehen von den Ausschnittabschnitten. Zudem kann die Phasennacheilung bzw. Phasenverzögerung der reflektierten Welle mit der erhöhten Entfernung von der Antenneneinheit 4 erhöht werden, indem die Größe von jedem Ausschnittleiterpatch Pb unter den Blöcken, die entlang der Y-Achsenrichtung gebildet sind, geändert wird. Deshalb können Effekte, die ähnlich wie diejenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen sind, erzeugt werden. Der Leiterpatch Pb kann irgendeiner Form haben, wobei mindestens eine Ecke von diesem ausgeschnitten ist.

Zudem kann eine Vielzahl von Bereichen in einer reflektierenden Einheit 5b bereitgestellt werden und kann zumindest entweder die Größe eines Ausschnittabschnitts oder können die Positionen des Leiterpatches Pb dort, wo der Ausschnittabschnitt gebildet ist, unter den Leiterpatches Pb geändert werden. In 25 ist die reflektierende Einheit 5b mit vier Bereichen, die zentral um die Antenneneinheit 4 gelegen sind, bereitgestellt. Die Leiterpatches Pb in einem oberen rechten Bereich und einem unteren linken Bereich sind jeweils wie ein Rechteck gebildet, wobei eine obere linke Ecke und eine untere rechte Ecke von diesen ausgeschnitten ist. Die Leiterpatches Pb in einem oberen linken Bereich und einem unteren rechten Bereich sind jeweils wie eine Ecke geformt, wobei eine obere rechte Ecke und eine untere linke Ecke von diesen ausgeschnitten ist. Ein Variieren der Positionen, in denen der Ausschnittabschnitt gebildet ist, unter den Bereichen ermöglicht unter den Bereichen die Variation einer Rotationsrichtung einer kreisförmig polarisierten Welle, das heißt, ob die polarisierte Welle im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn rotiert wird. Außerdem ermöglicht ein Variieren der Größe eines Ausschnitts unter den Bereichen ein Variieren der Größe einer Rotation der polarisierten Welle unter den Bereichen. Die Anzahl der Bereiche ist nicht auf vier beschränkt und irgendeine Anzahl an Bereichen kann gebildet sein.

(c) In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die nacheilende Phase durch ein Variieren der Größe des Leiterpatches P oder des Leiterpatches Pa eingestellt, wobei der konstante Spalt bzw. Zwischenraum zwischen den Leiterpatches P gebildet ist oder wobei der kontante Spalt bzw. Zwischenraum zwischen den benachbarten Leiterpatches Pa, die in den verschiedenen benachbarten Blöcken Ba, Bβ enthalten sind, gebildet ist. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die nachlaufende Phase kann durch ein Variieren des Spalts bzw. Zwischenraums zwischen den Leiterpatches P oder des Spalts bzw. Zwischenraums zwischen den benachbarten Leiterpatches Pa, die in den verschiedenen benachbarten Blöcken Ba, Bβ enthalten sind, eingestellt werden. Mit einer konstanten Betriebsfrequenz fo erhöht sich die Phasennacheilung bzw. Phasenverzögerung mit einem verringerten Spalt bzw. Zwischenraum.
(d) Die Leiterpatches P, Pa müssen nicht rechteckig sein. Die Leiterpatches P, Pa können zum Beispiel wie Stangen geformt sein. Falls die Leiterpatches P, Pa wie Stangen geformt sind, können die Leiterpatches P, Pa derart angeordnet sein, dass eine Längsrichtung von jedem stangenförmigen Leiterpatch zu der Polarisationsrichtung Dan geneigt ist.
(e) Eine Vielzahl von Funktionen, die in einer Komponente von jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt ist, kann durch eine Vielzahl von Komponenten erfüllt werden oder eine Funktion, die in einer Komponente bereitgestellt ist, kann durch eine Vielzahl von Komponenten erreicht werden. Außerdem kann eine Vielzahl von Funktionen, die in einer Vielzahl von Komponenten bereitgestellt ist, durch eine Komponente erfüllt werden oder kann eine Funktion, die in einer Vielzahl von Komponenten implementiert ist, durch eine Komponente erreicht werden. Alternativ kann die Konfiguration von jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen teilweise weggelassen werden. Alternativ kann zumindest ein Teil der Konfiguration von jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen zu der Konfiguration einer anderen der oben beschriebenen Ausführungsformen hinzugefügt werden oder kann dieser einen entsprechenden Teil von dieser ersetzen. Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung entsprechen allen Aspekten, die in technischen Konzepten, die einzig durch die Sprache in den Ansprüchen spezifiziert sind, enthalten sind.
(f) Die vorliegende Offenbarung kann in verschiedenen Formen implementiert werden, wie beispielsweise, neben dem oben beschriebenen Antennenapparat, einem System, das den oben beschriebenen Antennenapparat als eine Komponente enthält, und einem Verfahren für ein Unterdrücken einer möglichen Interferenz, die durch eine ungewollte reflektierte Welle verursacht wird.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016076823 [0001]

Claims

Antennenapparat (1, 1A, 1B), der in einer Stoßstange eines Fahrzeugs montiert ist, wobei der Antennenapparat aufweist: ein nichtleitendes Substrat (2), eine Basisplatte (3), die auf einer ersten Fläche (2b) des nichtleitenden Substrats bereitgestellt ist und konfiguriert ist, um als eine Antennenbodenfläche zu dienen, eine Antenneneinheit (4), die auf einer zweiten Fläche (2a) des nichtleitenden Substrats bereitgestellt ist und die ein Antennenmuster hat, das konfiguriert ist, um als ein Antennenarray zu dienen, und eine reflektierende Einheit (5, 5a, 5b), die angeordnet ist, um die Antenneneinheit zu umgeben, wobei diese eine Vielzahl von Leitermustern, die als ein Reflektor dienen, enthält, wobei jedes von der Vielzahl von Leitermustern (P, Pa, Pb) eine Größe, die kleiner als eine effektive Wellenlänge ist, bei einer voreingestellten Betriebsfrequenz der Antenneneinheit hat und strukturiert ist, um in einer Resonanzrichtung, die von einer Polarisationsrichtung einer Radiowelle verschieden ist, die durch die Antenneneinheit übertragen und empfangen wird, eine Resonanz zu erzeugen.
Antennenapparat gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Leitermustern (Pa, Pb) derart strukturiert ist, dass sich eine Phasennacheilung einer reflektierten Welle mit einer erhöhten Entfernung von einem Zentrum der Antenneneinheit in die Resonanzrichtung von dem Zentrum der Antenneneinheit erhöht.
Antennenapparat gemäß Anspruch 2, wobei jedes von der Vielzahl von Leitermustern eine Vielzahl von Leiterpatches (Pa), von denen jeder eine rechteckige Form hat, enthält, und die Vielzahl von Leiterpatches derart angeordnet ist, dass eine Seite des Rechtecks in einem gleichen Neigungswinkel wie die Polarisationsrichtung geneigt ist, und derart strukturiert ist, dass bei der Betriebsfrequenz die Resonanzrichtung der Leiterpatches eine Richtung entlang zumindest einer Seite des Rechtecks ist.
Antennenapparat gemäß Anspruch 3, wobei jeder von der Vielzahl von Leiterpatches (Pa) strukturiert ist, wobei in diesem bei der Betriebsfrequenz zwei Richtungen entlang zwei benachbarten Seiten des Rechtecks als eine Resonanzrichtung gegeben sind.
Antennenapparat gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Vielzahl von Leiterpatches aus einer Vielzahl von Blöcken, die entlang der Resonanzrichtung angeordnet sind, gebildet ist und derart strukturiert ist, dass für jeweilige reflektierte Wellen von der Vielzahl von Blöcken jeder Block eine unterschiedliche Phase bei der Betriebsfrequenz hat, und derart, dass für jedes Set von benachbarten Blöcken eine Differenz bei der Phase der reflektierten Welle zwischen den benachbarten Blöcken konstant ist.
Antennenapparat gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Vielzahl von Leiterpatches eine Vielzahl von Blöcken, die entlang der Resonanzrichtung angeordnet sind, bildet und derart strukturiert ist, dass für jeweilige reflektierte Wellen von der Vielzahl von Blöcken jeder Block eine unterschiedliche Phase bei der Betriebsfrequenz hat und sich die Differenz bei der Phase der reflektierten Welle zwischen den benachbarten Blöcken mit der erhöhten Entfernung von dem Zentrum der Antenneneinheit erhöht.
Antennenapparat gemäß Anspruch 2, wobei jedes von der Vielzahl von Leitermustern (Pb) Leiterpatches enthält, von denen jeder wie ein Rechteck geform ist, wobei zumindest eine Ecke von diesem ausgeschnitten ist.
Antennenapparat gemäß Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Leitermustern eine kreisrunde Polarisationscharakteristik basierend auf der Ausschnittsform hat.
Antennenapparat gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die reflektierende Einheit eine Vielzahl von Bereichen enthält und die Vielzahl von Leitermustern derart strukturiert ist, dass zumindest eine der Angaben, Position, bei der die Ausschnittform gebildet ist, und Größe eines Ausschnitts, verschieden für jeden von der Vielzahl von Bereichen ist.
Antennenapparat gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die Vielzahl von Leiterpatches die Phase der reflektierten Welle, die durch ein Ändern der Größe des Leiterpatches eingestellt wird, entlang der Resonanzrichtung hat.
Antennenapparat gemäß Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Leiterpatches eine Länge von einer Seite des Rechtecks, die entlang Richtungen von zwei benachbarten Seiten des Rechtecks geändert wird, um die Phase der reflektierten Welle in vier Richtungen einzustellen, die zentral um die Antenneneinheit gelegen sind, hat.
Antennenapparat gemäß einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei die Vielzahl von Leiterpatches ein Änderungsintervall zwischen den Leiterpatches in der Resonanzrichtung hat, um die Phase der reflektierten Welle einzustellen.
Antennenapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein Winkel zwischen der Polarisationsrichtung der Radiowelle und der Resonanzrichtung gleich 45 Grad ist.
Antennenapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei jedes von der Vielzahl von Leitermustern eine Größe hat, die kleiner als drei Viertel der effektiven Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz oder gleich dieser ist.